环氧树脂的应用与发展.docVIP

环氧树脂的水性改性及应用简述 穆仕敏 高材1205 学号：20120221165 摘要：环氧树脂为多官能度化合物具有高模量、高强度和耐化学性好、热稳定性好，由于本身的高粘结性，高硬度性，还有高韧性而被广泛的运用于涂料、胶粘剂、皮革涂饰剂等方面。环氧树脂不溶于水，而溶剂型环氧树脂往往带有大量的溶剂，对环境产生危害，随着绿色健康越来越受人们的关注，水性环氧树脂的的研究非常具有前景，是践行未来可持续发展道路的重要方式。本文介绍了改性环氧树脂的方法以及水性环氧树脂的优良性质。 关键词：环氧树脂，改性，水性，涂料 一、传统环氧树脂 含双酚A的环氧树脂：有双酚A和环氧氯丙烷缩合生成的环氧树脂为两端有环氧结构的线性的齐聚物  由于环氧树脂中含有苯环，旋转型差，硬度强，所以常常出现了许多改性的环氧树脂，目的是增强其韧性。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变定收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定?，因而广泛应用于国防、国民经济各部门，作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途，但是纯的环氧树脂耐热性和韧性不高，耐湿热性和耐候性差。固体收缩性大，较脆的缺点。 环氧树脂改性 2.1、水性环氧树脂乳液的制备方法 环氧树脂本身不溶于水,不能直接加水进行乳化,要制备稳定的水性环氧树脂乳液,必须设法在其分子链中引入强亲水链段或者在体系中加入亲水亲油组分。根据制备方法的不同,环氧树脂水性化有三种方法：机械法、化学改性法和相反转法 2.1.1、机械法 工作原理：将固体环氧树脂预先磨成微米级的环氧树脂粉末,在加热的条件下加入乳化剂水溶液,通过激烈的机械搅拌即可制得水性环氧树脂乳液，提高搅拌分散时的温度可以促进乳化剂分子在环氧树脂微粒表面更为有效地吸附,使得环氧树脂微粒能较为稳定地分散在水相中。根据引入的具有表面活性作用的亲水基团性质的不同,自乳化型水性环氧树脂乳液可分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种。 优点：优点是工艺简单,所需乳化剂用量较少。 缺点：乳液中环氧树脂分散相微粒尺寸较大,粒子形状不规则且尺寸分布较宽,所配得的乳液稳定性差，粒子之间容易相互碰撞而发生凝结现象,且乳液的成膜性能也欠佳 2.1.2.化学改性法 作用原理：化学改性法是通过对环氧树脂分子进行改性,将离子基团或极性基团引入到环氧树脂分子的非极性链上,使它成为亲水亲油的两亲性聚合物,从而具有表面活性剂的作用,这类改性后的高聚物又称离聚体。当这种改性聚合物加水进行乳化时,疏水性高聚物分子链就会聚集成微粒,离子基团或极性基团分布在这些微粒的表面,由于带有同种电荷而相互排斥,只要满足一定的动力学条件,就可形成稳定的水性环氧树脂乳液。 优点：环氧树脂乳液中分散相粒子的尺寸很小,约为几十到几百个纳米，产品优良。 缺点：但化学改性法的制备步骤不易控制,产品的成本也较高。 2.1.3.相反转法 定义：使高分子树脂借助于外乳化剂的作用并通过物理乳化的方法制得相应的乳液 工作原理：相反转[12]原指多组分体系(如油/水/乳化剂)中的连续相在一定条件下相互转化的过程,如在油/水/乳化剂体系中,其连续相由水相向油相(或从油相向水相)的转变,在连续相转变区,体系的界面张力最低,因而分散相的尺寸最小。 优点：可以在室温下进行。 缺点：在这过程中,水性环氧树脂乳液的许多性质会发生突变,如体系的粘度、导电性和表面张力，需要比较精确控制。 2.2水性改性后环氧树脂特性 成膜机理： 水性环氧树脂涂料是一种乳液涂料,其成膜机理与一般的聚合物乳液涂料如丙烯酸乳液的成膜有很大的区别,同时与溶剂型环氧树脂涂料的成膜也不完全相同。 1、一般聚合物乳液涂料的固化成膜为一物理过程,分散相粒子的玻璃化温度较低,在水分挥发后就形成紧密堆积的结构,并在毛细管压力作用下凝结成膜。在溶剂型环氧树脂涂料体系中,环氧树脂和固化剂均以分子形式溶解在有机溶剂中,形成的体系是均相的,固化反应在分子之间进行,因而固化反应进行得比较完全,所形成的涂膜也是均相的。 2、水性环氧树脂涂料为多相体系,环氧树脂以分散相形式分散在水相中,水性环氧固化剂则溶解在水中。成膜时将两个组分混合后的体系涂布在基材上,在比较适宜的温度条件下,水分蒸发得很快。当大部分水分蒸发后,环氧树脂乳胶粒子相互接触,形成紧密堆积的结构,残余的水分和固化剂分子则处在环氧树脂分散相粒子的间隙处。随着水分的进一步蒸发,环氧树脂分散相粒子开始凝结,形成更为紧密的六边形排列结构。与此同时,固化剂分子扩散到环氧树脂分散相粒子的界面及其内部发生固化反应。该固化成膜机理也可解释为水性环氧树脂体系由水包油的状态向油包水转变,与用相反转法配制环氧树脂乳液的过程刚好相反 三、改性树脂的应